在化石能源逐渐枯竭、空气污染日益严重、全球气候变化加剧的背景下,生物质能以其可再生、碳中性以及环境友好等诸多优势异军突起,引起世界瞩目,各国已将发展生物质能列入能源发展战略。通过分析国内外生物质热解气化的研究现状,针对目前生物质热解气化工艺存在的焦油产量高、二次污染以及气化效率低等缺陷,本文提出了一种内热式工艺-生物质热解气化与可燃气燃烧循环工艺。首先借助Aspen plus模拟软件对空气、空气/H₂O和空气/CO₂ 3种不同气化剂下的生物质热解气化特性进行分析,结果表明:气化剂中含有适量的水、CO₂均可提高可燃气中有效组分CO和H₂的体积分数,进而提高可燃气的热值。因此,当新工艺以N₂、CO₂、H₂O、O₂混合组成的烟气为气化剂时,可以有效提高生物质的气化效率和可燃气热值。由于动力学参数因生物质种类和气化剂的不同而不同,为了提高模型的准确度,利用STA 6000热分析仪和AKTS动力学分析软件对模拟烟气气氛下的玉米秸秆热解气化动力学进行分析。通过分析得知,活化能随着反应的进行而变化,说明热解过程和气化过程遵循不相同的反应机理,且每个过程具有不同的活化能。然后针对提出的新工艺进行了流程模拟,对循环工艺的能量、质量进行平衡计算,并通过对循环系统的有效能分析评估热工设备的完善性。计算表明,虽然循环工艺的质量和能量守恒,但有效能存在损失,有效能效率为86.67%,且热解气化过程是造成有效能损失的主要环节。最后对循环工艺进行优化分析,获得进料量、循环烟气量等对输出热量的影响。随着进料量的增加输出热量增加,但增长速率逐渐变小;循环烟气量的最佳比例区间为总烟气量的23%³1%;富氧量越大,烟气中CO₂比例越大,可燃气中N₂比例减小,CO和H₂比例增加,循环工艺的能量输出越大。本文的模拟研究结果为生物质热解气化与可燃气燃烧循环工艺的实验提供了有利的数据依据和理论指导。